/* 
 * PROJECT: NyARToolkit(Extension)
 * --------------------------------------------------------------------------------
 *
 * The NyARToolkit is Java edition ARToolKit class library.
 * Copyright (C)2008-2012 Ryo Iizuka
 * 
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as publishe
 * by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 * (at your option) any later version.
 * 
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 * GNU Lesser General Public License for more details.
 * 
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 * 
 * For further information please contact.
 *	http://nyatla.jp/nyatoolkit/
 *	<airmail(at)ebony.plala.or.jp> or <nyatla(at)nyatla.jp>
 * 
 */
package jp.nyatla.nyartoolkit.core.marker.psarplaycard;

import jp.nyatla.nyartoolkit.core.NyARRuntimeException;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.math.perspectiveparam.NyARPerspectiveParamGenerator;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.math.perspectiveparam.NyARPerspectiveParamGenerator_O1;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.gs.INyARGrayscaleRaster;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.*;



/**
 * このクラスは、ラスタ画像に定義したの任意矩形から、PsARPlayCardパターンのデータを読み取ります。
 *
 */
public class PsARPlayCardPickup
{
	public static class PsArIdParam
	{
		public int id;
		public int direction;
	}
	private PerspectivePixelReader _perspective_reader;
	private final MarkerPattDecoder _decoder=new MarkerPattDecoder();

	/**
	 * コンストラクタです。インスタンスを生成します。
	 * @throws NyARRuntimeException 
	 */
	public PsARPlayCardPickup()
	{
		this._perspective_reader=new PerspectivePixelReader();
		return;
	}

	/**
	 * この関数は、ラスタドライバから画像を読み出します。
	 * @param i_pix_drv
	 * @param i_size
	 * @param i_vertex
	 * @param o_data
	 * @param o_param
	 * @return
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	public final boolean getARPlayCardId(INyARGrayscaleRaster i_raster,NyARIntPoint2d[] i_vertex,PsArIdParam i_result)
	{
		if(!this._perspective_reader.setSourceSquare(i_vertex)){
			return false;
		}
		return this._pickFromRaster(i_raster,i_result);
	}
	/**
	 * この関数は、ラスタドライバから画像を読み出します。
	 * @param i_pix_drv
	 * @param i_size
	 * @param i_vertex
	 * @param o_data
	 * @param o_param
	 * @return
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	public final boolean getARPlayCardId(INyARGrayscaleRaster i_raster,NyARDoublePoint2d[] i_vertex,PsArIdParam i_result)
	{
		if(!this._perspective_reader.setSourceSquare(i_vertex)){
			return false;
		}
		return this._pickFromRaster(i_raster,i_result);
	}	
	/**
	 * i_imageから、idマーカを読みだします。
	 * o_dataにはマーカデータ、o_paramにはマーカのパラメータを返却します。
	 * @param image
	 * @param i_vertex
	 * @param o_data
	 * @param o_param
	 * @return
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	private boolean _pickFromRaster(INyARGrayscaleRaster i_raster,PsArIdParam i_result)
	{
		if(!this._perspective_reader.readDataBits(i_raster,i_raster.getSize(),this._decoder)){
			return false;
		}
		//敷居値検索
		return this._decoder.decodePatt(i_result);
	}
}



/**
 * PSARIdを100x100画像として読み出す。
 */
final class PerspectivePixelReader
{
	private static int READ_RESOLUTION=100;
	private NyARPerspectiveParamGenerator _param_gen=new NyARPerspectiveParamGenerator_O1(1,1);
	private double[] _cparam=new double[8];

	/**
	 * コンストラクタです。
	 */
	public PerspectivePixelReader()
	{
		return;
	}
	/**
	 * この関数は、マーカ四角形をインスタンスにセットします。
	 * @param i_vertex
	 * セットする四角形頂点座標。4要素である必要があります。
	 * @return
	 * 成功するとtrueです。
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	public boolean setSourceSquare(NyARIntPoint2d[] i_vertex)
	{
		return this._param_gen.getParam(READ_RESOLUTION,READ_RESOLUTION,i_vertex, this._cparam);
	}
	/**
	 * この関数は、マーカ四角形をインスタンスにセットします。
	 * @param i_vertex
	 * セットする四角形頂点座標。4要素である必要があります。
	 * @return
	 * 成功するとtrueです。
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	public boolean setSourceSquare(NyARDoublePoint2d[] i_vertex)
	{
		return this._param_gen.getParam(READ_RESOLUTION,READ_RESOLUTION,i_vertex, this._cparam);
	}

	
	//タイミングパターン用のパラメタ(FRQ_POINTS*FRQ_STEPが100を超えないようにすること)

	private static final int MAX_FREQ=10;
	private static final int MAX_DATA_BITS=MAX_FREQ+MAX_FREQ-1;

	private final int[] _ref_x=new int[108];
	private final int[] _ref_y=new int[108];
	//(model+1)*4とTHRESHOLD_PIXELのどちらか大きい方
	private int[] _pixcel_temp=new int[108];


	private void detectDataBitsIndex(double[] o_index_row,double[] o_index_col)
	{
		for(int i=0;i<3;i++){
			o_index_row[i*2]  =25+i*20;
			o_index_row[i*2+1]=35+i*20;
			o_index_col[i*2]  =25+i*20;
			o_index_col[i*2+1]=35+i*20;
		}	
	}	
	private double[] __readDataBits_index_bit_x=new double[MAX_DATA_BITS*2];
	private double[] __readDataBits_index_bit_y=new double[MAX_DATA_BITS*2];
	/**
	 * この関数は、マーカパターンからデータを読み取ります。
	 * @param i_reader
	 * ラスタリーダ
	 * @param i_raster_size
	 * ラスタのサイズ
	 * @param o_bitbuffer
	 * データビットの出力先
	 * @return
	 * 成功するとtrue
	 * @throws NyARRuntimeException
	 */
	public boolean readDataBits(INyARGrayscaleRaster i_raster,NyARIntSize i_raster_size,MarkerPattDecoder o_bitbuffer)
	{
		final int raster_width=i_raster_size.w;
		final int raster_height=i_raster_size.h;
		
		final double[] index_x=this.__readDataBits_index_bit_x;
		final double[] index_y=this.__readDataBits_index_bit_y;
		

		//読み出し位置を取得
		detectDataBitsIndex(index_x,index_y);
		final int resolution=3;
		
		final double[] cpara=this._cparam;
		final int[] ref_x=this._ref_x;
		final int[] ref_y=this._ref_y;
		final int[] pixcel_temp=this._pixcel_temp;
		
		final double cpara_0=cpara[0];
		final double cpara_1=cpara[1];
		final double cpara_3=cpara[3];
		final double cpara_6=cpara[6];
		
		
		int p=0;
		for(int i=0;i<resolution;i++){
			//1列分のピクセルのインデックス値を計算する。
			double cy0=1+index_y[i*2+0];
			double cy1=1+index_y[i*2+1];			
			double cpy0_12=cpara_1*cy0+cpara[2];
			double cpy0_45=cpara[4]*cy0+cpara[5];
			double cpy0_7=cpara[7]*cy0+1.0;
			double cpy1_12=cpara_1*cy1+cpara[2];
			double cpy1_45=cpara[4]*cy1+cpara[5];
			double cpy1_7=cpara[7]*cy1+1.0;
			
			int pt=0;
			for(int i2=0;i2<resolution;i2++)
			{
				int xx,yy;
				double d;
				double cx0=1+index_x[i2*2+0];
				double cx1=1+index_x[i2*2+1];

				double cp6_0=cpara_6*cx0;
				double cpx0_0=cpara_0*cx0;
				double cpx3_0=cpara_3*cx0;

				double cp6_1=cpara_6*cx1;
				double cpx0_1=cpara_0*cx1;
				double cpx3_1=cpara_3*cx1;
				
				d=cp6_0+cpy0_7;
				ref_x[pt]=xx=(int)((cpx0_0+cpy0_12)/d);
				ref_y[pt]=yy=(int)((cpx3_0+cpy0_45)/d);
				if(xx<0 || xx>=raster_width || yy<0 || yy>=raster_height)
				{
					ref_x[pt]=xx<0?0:(xx>=raster_width?raster_width-1:xx);
					ref_y[pt]=yy<0?0:(yy>=raster_height?raster_height-1:yy);
				}
				pt++;

				d=cp6_0+cpy1_7;
				ref_x[pt]=xx=(int)((cpx0_0+cpy1_12)/d);
				ref_y[pt]=yy=(int)((cpx3_0+cpy1_45)/d);
				if(xx<0 || xx>=raster_width || yy<0 || yy>=raster_height)
				{
					ref_x[pt]=xx<0?0:(xx>=raster_width?raster_width-1:xx);
					ref_y[pt]=yy<0?0:(yy>=raster_height?raster_height-1:yy);
				}
				pt++;

				d=cp6_1+cpy0_7;
				ref_x[pt]=xx=(int)((cpx0_1+cpy0_12)/d);
				ref_y[pt]=yy=(int)((cpx3_1+cpy0_45)/d);
				if(xx<0 || xx>=raster_width || yy<0 || yy>=raster_height)
				{
					ref_x[pt]=xx<0?0:(xx>=raster_width?raster_width-1:xx);
					ref_y[pt]=yy<0?0:(yy>=raster_height?raster_height-1:yy);
				}
				pt++;

				d=cp6_1+cpy1_7;
				ref_x[pt]=xx=(int)((cpx0_1+cpy1_12)/d);
				ref_y[pt]=yy=(int)((cpx3_1+cpy1_45)/d);
				if(xx<0 || xx>=raster_width || yy<0 || yy>=raster_height)
				{
					ref_x[pt]=xx<0?0:(xx>=raster_width?raster_width-1:xx);
					ref_y[pt]=yy<0?0:(yy>=raster_height?raster_height-1:yy);
				}
				pt++;
			}
			//1行分のピクセルを取得(場合によっては専用アクセサを書いた方がいい)
			i_raster.getPixelSet(ref_x,ref_y,resolution*4,pixcel_temp,0);
			//グレースケールにしながら、line→mapへの転写
			for(int i2=0;i2<resolution;i2++){
				int index=i2*4;
				o_bitbuffer.setBit(p,(	pixcel_temp[index+0]+pixcel_temp[index+1]+pixcel_temp[index+2]+pixcel_temp[index+3])/4);
				p++;
			}
		}
		return true;
	}


}


/**
 * ARPlayCard patt decoder
 */
class MarkerPattDecoder
{
	/**
	 * ビット位置のテーブル(0の位置が1-4象限で反時計回り)
	 */
	private static final int[][] _bit_index={
		{	6,3,0,
			7,4,1,
			8,5,2},
		{	0,1,2,
			3,4,5,
			6,7,8},
		{	2,5,8,
			1,4,7,
			0,3,6},
		{	8,7,6,
			5,4,3,
			2,1,0}
	};
	/**
	 * マーカパターン
	 */
	private static final int[][] _mk_patt={
		{	0,0,1,
			1,0,1,
			1,1,0},
		{	0,0,0,
			1,1,1,
			0,0,1},
		{	0,0,0,
			1,0,1,
			0,1,0},
		{	1,0,1,
			1,1,1,
			1,1,1},
		{	1,0,0,
			1,1,1,
			1,0,1},
		{	0,0,1,
			1,0,0,
			1,0,1}
	};
	private int[] _bits=new int[9];
	/**
	 * この関数は、ビットイメージ{@link #_bits}のnビット目に、値をセットします。
	 * @param i_bit_no
	 * ビットイメージのインデクス
	 * @param i_value
	 * セットする値。
	 */
	public void setBit(int i_bit_no,int i_value)
	{
		this._bits[i_bit_no]=i_value;
		return;
	}
	private static boolean isMatchBits(int[] i_in_bits,int[] i_bit_map,int[] i_bit_index,int i_th)
	{
		for(int i=8;i>=0;i--){
			
			if(((i_in_bits[i]>i_th)?1:0)!=i_bit_map[i_bit_index[i]]){
				return false;
			}
		}
		return true;
	}
	private static int getThreshold(int[] i_in_bits)
	{
		int min=i_in_bits[0];
		int max=i_in_bits[0];
		for(int i=i_in_bits.length-1;i>0;i--){
			if(min>i_in_bits[i]){
				min=i_in_bits[i];
			}else if(max<i_in_bits[i]){
				max=i_in_bits[i];
			}
		}
		return (max+min)/2;
	}
	public boolean decodePatt(PsARPlayCardPickup.PsArIdParam i_result)
	{
		int th=getThreshold(this._bits);
		for(int i=_mk_patt.length-1;i>=0;i--){
			for(int i2=_bit_index.length-1;i2>=0;i2--){
				if(isMatchBits(this._bits,_mk_patt[i],_bit_index[i2],th)){
					i_result.direction=i2;
					i_result.id=i+1;
					return true;
				}
			}
		}
		return false;
	}
}